BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br />
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG<br />
<br />
ĐỖ VĂN CẦN<br />
<br />
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG<br />
BỘ ĐIỀU KHIỂN CNC–ON–CHIP<br />
<br />
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa<br />
Mã số:<br />
<br />
62.52.02.16<br />
<br />
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT<br />
<br />
Đà Nẵng, 2018<br />
<br />
Công trình được hoàn thành tại<br />
<br />
Đại học Đà Nẵng<br />
<br />
Người hướng dẫn khoa học:<br />
PGS.TS. Đoàn Quang Vinh<br />
GS.TSKH. Nguyễn Phùng Quang<br />
Phản biện 1: ……………………………….<br />
Phản biện 2: ……………………………….<br />
<br />
Luận án đã được bảo vệ tại Hội đồng bảo vệ cấp ĐHĐN, họp tại<br />
Đại học Đà Nẵng.<br />
........................................................................................<br />
........................................................................................<br />
........................................................................................<br />
Vào lúc: 14 giờ 00, ngày 12 tháng 07 năm 2018<br />
Có thể tìm hiểu luận án tại:<br />
1. Thư viện Quốc gia<br />
2. Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng<br />
<br />
1<br />
MỞ ĐẦU<br />
1. Lý do chọn đề tài<br />
Bộ điều khiển CNC (Computer Numerical Control) ngày một cải<br />
tiến về kích thước, tốc độ xử lý, độ tin cậy, chất lượng gia công sản<br />
phẩm và giá thành. Điều này, thúc đẩy nhiều nghiên cứu bộ điều<br />
khiển CNC. Mặc dù, có nhiều nghiên cứu tích hợp các thành phần<br />
của bộ điều khiển CNC trên cùng một bảng mạch hay card lên IPC,<br />
cho phép người dùng thay đổi phần mềm và phần cứng. Tuy nhiên,<br />
các thành phần này vẫn còn tồn tại cấu trúc từng thành phần riêng,<br />
dẫn đến giá thành hiện nay là khá cao, tăng kích thước không gian và<br />
phần nào làm giảm độ tin cậy. Vì vậy, đề xuất của tác giả là thực hiện<br />
bộ điều khiển CNC trên một chíp duy nhất, tạo nên bộ điều khiển<br />
CNC-on-Chip.<br />
2. Mục tiêu nghiên cứu<br />
Việc xây dựng bộ điều khiển CNC-on-Chip trên công nghệ CSoC<br />
sẽ cho phép thay đổi công nghệ chế tạo so với trước đây, tích hợp các<br />
thành phần của bộ điều khiển CNC lên một chíp. Cụ thể, tác giả<br />
nghiên cứu xây dựng cấu trúc phần cứng và chức năng phần mềm<br />
cho bộ điều khiển CNC 3 trục “on chip” dựa trên công nghệ CsoC,<br />
đây là mục tiêu chính. Kế thừa những ưu điểm công nghệ này, tác giả<br />
đề xuất cải tiến thuật toán nội suy, xây dựng khối tăng/giảm tốc nhằm<br />
nâng cao chất lượng cho bộ điều khiển CNC.<br />
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu<br />
Bộ điều khiển CNC cho máy phay được tác giả lựa chọn làm đối<br />
tượng nghiên cứu trong luận án này.<br />
Tác giả giới hạn bài toán nghiên cứu là thiết kế - cài đặt phần<br />
cứng và phần mềm trên chíp cho bộ điều khiển máy phay 3 trục<br />
nhằm làm tiêu chí đánh giá khả năng “on chip” của bộ điều khiển<br />
CNC sử dụng công nghệ CSoC.<br />
4. Phương pháp nghiên cứu<br />
<br />
2<br />
Khảo sát, phân tích công nghệ CNC hiện tại và tìm hiểu cấu trúc,<br />
chức năng của bộ điều khiển CNC đã có. Qua đánh giá kết quả của<br />
những nghiên cứu trong và ngoài nước, tác giả đưa ra đặc điểm các<br />
thành phần của bộ điều khiển CNC có thể tích hợp trên chíp.<br />
Nghiên cứu về công nghệ thiết kế chíp ứng dụng. Từ đó, tác giả<br />
thiết kế phần cứng bộ điều khiển CNC-on-Chip cho máy phay 3 trục,<br />
nhằm đánh giá khả năng đáp ứng tài nguyên của công nghệ CSoC đối<br />
với bộ điều khiển CNC.<br />
Tiếp theo xây dựng chức năng tập lệnh và cải tiến một số chức<br />
năng bộ điều khiển CNC để minh chứng những thiết kế phần cứng.<br />
Cuối cùng đánh giá kiểm chứng các kết quả nghiên cứu bằng mô<br />
phỏng và thực nghiệm, đồng thời công bố các kết quả nghiên cứu ở<br />
các hội nghị, tạp chí trong và ngoài nước.<br />
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn<br />
Về khoa học: Luận án là công trình khoa học công nghệ trong việc<br />
sử dụng các thành tựu mới nhất của công nghiệp sản xuất chíp, có độ<br />
tích hợp cao vào việc thực hiện bộ điều khiển CNC với ba thành phần<br />
MMI, NCK và PLC trên một chíp duy nhất. Từ đó, nó mở ra hướng<br />
nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới vào việc chế tạo thiết bị điều<br />
khiển CNC trong thực tiễn.<br />
Về thực tiễn: Với hướng đi của luận án, tác giả đã cho thấy việc<br />
làm chủ công nghệ chế tạo thiết bị điều khiển CNC đối với Việt Nam<br />
là hoàn toàn khả thi, mà nhiều nghiên cứu trước đây vẫn còn phụ<br />
thuộc phần lớn vào linh kiện phần cứng từ nước ngoài.<br />
6. Bố cục chung của luận án<br />
Chương 1: Tổng quan về CNC và lựa chọn công nghệ CSoC.<br />
Chương 2: Thiết kế phần cứng bộ điều khiển CNC-on-Chip.<br />
Chương 3: Xây dựng chức năng tập lệnh bộ điều khiển CNC-onChip.<br />
Chương 4: Kết quả mô phỏng và thực nghiệm.<br />
<br />
3<br />
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CNC VÀ LỰA CHỌN CÔNG<br />
NGHỆ CSOC<br />
1.1 Tổng quan về CNC<br />
1.1.1 Vai trò bộ điều khiển CNC<br />
Bộ điều khiển CNC có vai trò đọc, giải mã tập lệnh (mã G/M) để<br />
tạo ra các giá trị đặt vận tốc, quãng đường cho hệ truyền động trên<br />
các trục điều khiển và trục chính của máy công cụ.<br />
1.1.2 Hệ thống tọa độ máy công cụ1<br />
Thông thường trên các máy điều khiển theo chương trình số,<br />
người ta sử dụng hệ tọa độ “decade OXYZ”.<br />
1.1.3Cấu trúc và chức năng bộ điều khiển CNC<br />
Về cơ bản, bộ điều khiển CNC được mô tả cấu tạo, hình dáng<br />
gồm có 3 thành phần: Phần giao diện người – máy (MMI), phần lõi<br />
điều khiển (NCK) và phần điều khiển logic khả trình (PLC).<br />
1.1.4 Công cụ lập trình bộ điều khiển CNC1<br />
Hai công cụ trình bày là công cụ băng tay (G-code) và công cụ tự<br />
động (APT).<br />
1.2 Một số nghiên cứu liên quan đến luận án<br />
1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới<br />
Những nghiên cứu phát triển thuật toán: Các nghiên cứu này đi<br />
vào đơn lẻ, các kết quả mô phỏng, khó có thể thực hiện trên bộ điều<br />
khiển công nghiệp. Bởi nó đòi hỏi can thiệp sâu vào nhà chế tạo, sử<br />
dụng các thuật toán phần mềm, khó khăn cho việc cài đặt vào hệ<br />
thống điều khiển trước đây. Vì vậy, hướng nghiên cứu thay đổi công<br />
nghệ phần cứng là một nhiệm vụ trọng tâm luận án này.<br />
<br />
1<br />
<br />
Nội dung các tiểu mục được trình bày chi tiết hơn trong cuốn toàn văn luận án.<br />
<br />